1. TOA (Time of Arrival)

(1) 정의

• TOA는 신호가 송신기에서 수신기까지 도달하는 데 걸리는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식입니다.
• 기본 아이디어: 전파는 일정한 속도(빛의 속도, $c \approx 3 \times 10^8 \, m/s$)로 이동하므로 시간과 거리가 비례합니다.

(2) 원리

• $d$: 송신기-수신기 거리

• $v$: 신호 속도 (전파/초음파)

• $t$: 신호 도착 시간

• 최소 3개의 기준점(AP, Beacon 등)으로 2D 위치 추정 가능 (3D는 4점 이상 필요)

(3) 장단점

• 장점: 거리 계산이 직접적 → 높은 정확도 가능
• 단점: 송수신기 동기화 필요, 장애물 반사(Multipath)에 민감

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2. TDOA (Time Difference of Arrival)

(1) 정의

• TDOA는 두 개 이상의 수신기가 같은 신호를 받는 시간 차이를 이용해 송신기 위치를 계산하는 방식입니다.
• TOA와 달리 송신기와 수신기 간 완전 동기화가 필요 없다는 장점이 있습니다.

(2) 원리

• $\Delta t_{ij}$: 수신기 i와 j에서 신호 도착 시간 차이
• 시간 차이를 이용해 **쌍곡선(Hyperbola)**을 만들고, 최소 2~3개의 수신기에서 교차점으로 위치 추정

(3) 장단점

• 장점: 송신기 동기화 불필요, 실내/실외 환경에서 거리 추정 가능
• 단점: 수신기 간 동기화 필요, 다중 경로 환경에서 오차 발생 가능

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3. TOA vs TDOA 비교

구분	TOA	TDOA
계산 원리	신호 도착 시간 직접 측정 → 거리 계산	여러 수신기 시간 차 측정 → 쌍곡선 교차점 위치 계산
동기화 요구	송신기-수신기 동기화 필요	수신기 간 동기화 필요
정확도	높음 (동기화 가능하면)	높음, 송신기 동기화 불필요
활용	GPS, UWB 실내 측위	UWB, 실내 위치 추적, 이동 통신

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💡 정리 요약

• TOA = 신호 도착 시간을 이용해 직접 거리 계산 → 삼각측량
• TDOA = 도착 시간 차이를 이용해 위치 계산 → 쌍곡선 교차점으로 위치 추정
• 실내외 유비쿼터스 환경에서 정확도 높은 위치 추정 기술로 활용